Å forsyne alle land med ren energi og levere den hvor som helst i verden vil kunne
Bare 1,11 % av det globale energiforbruket i2019 mottatt fra solenergi. Solen har et enormt energipotensial, så forskere leter etter en måte å utnytte dets fulle potensiale på best mulig måte.
Ved første øyekast er solenergi en enkelog det åpenbare valget. I motsetning til fossilt brensel slipper produksjonen ikke ut klimagasser som akselererer global oppvarming. Konkurranse om vannressurser og territorier er heller ikke et problem.
Fra et politisk synspunkt er solenergi en av de sikreste kildene til alternativ energi.Det har vært store konflikter om retten til å kvitte seg med olje- og kullreserver.I denne forstand er solenergi universell, den tilhører alle og ingen samtidig.
Hvorfor er det ikke effektivt å motta solenergi på jorden?
Ifølge NASA, omtrent 29% av solenergienreflektert tilbake fra jordens atmosfære og spredt ut i verdensrommet. I tillegg blir ytterligere 23 % av solenergien absorbert av vanndamp, ozon og støv når den passerer gjennom atmosfæren. Tross alt når bare 48% av solenergien planeten vår.
Derfor mottar solcellepaneler på jorden inni beste fall halvparten av energien av den opprinnelige mengden. Men det er fortsatt et problem i selve batteriene, deres maksimale effektivitet er omtrent 22%: vi snakker om ikke-laboratorieforhold. Og viktigst av alt, solcellepaneler fungerer kun i dagslys. Derfor må du ha en idé om å motta energi direkte fra solen, mens du ikke er på jorden.
Hvordan fungerer romsolenergi?
Space Solar Power (SBSP) er ideen om å høste solenergi i rommet ved hjelp av satellitt solcellepaneler.Ifølge European Space Agency (ESA), lysSolcellepaneler utenfor atmosfæren er 11 ganger mer intense.å gi en enorm mengde energi som menneskeheten ikke engang vil kunne bruke.
I tillegg er ikke satellittpaneler truetdårlig vær og solnedgang. Fra verdensrommet vil disse enhetene kunne overføre energi til et hvilket som helst sted på jorden, så du trenger bare å sette satellittene inn i en optimal bane.
Hvordan distribuere et solcellepanel i verdensrommet?
For å gjøre verdensrommet solenergitilgjengelig, er det nødvendig med to grunnleggende teknologier. For det første må bæreraketter for å levere materialer ut i rommet være rimelige og miljøvennlige. De fleste rakettene som i dag brukes til å levere nyttelast er svært dyre og forurenser miljøet. Flere private selskaper, spesielt SpaceX, utvikler nå rimelige, gjenbrukbare raketter.
Det andre punktet er konstruksjonen av solsatellitteri bane. For å høste den nødvendige mengden energi, må satellittsolpaneler være mye større enn ISS. Faktisk blir det et enormt romskip. På den annen side er rompaneler lettere å montere enn ISS.
Hva er solsatellitter?
Ifølge forskere fra departementetAmerikansk energi, det er to typer satellitter som kan lages for å samle romenergi. Begge disse typene vil bestå av solfangere, reflektorer og en sender. Reflektorer er store speil som vil lede stråling til små paneler - samlere - som deretter konverterer solenergi til mikrobølge- eller laserenergi for å overføre den til jorden. Mottaksstasjoner på jorden vil samle inn, lagre og distribuere energi.
- Satellitter med mikrobølgeoverføring
Den største av disse to strukturene vil være satellittene,overføring av mikrobølger. De skal lages av enorme solreflektorer som leder solenergi til midten av satellitten, hvorfra den deretter sendes til jorden i form av mikrobølger. Satellitter som sender mikrobølgesignaler vil gå i bane rundt jorden i geostasjonær bane i en høyde på omtrent 35 000 km – det er i underkant av en tidel av avstanden fra Månen.
Imidlertid vil alle slike konstruksjonerenorm. Solreflektorene alene vil veie over 80 000 tonn med en diameter på opptil 3 km. Takket være deres store størrelse, kunne mikrobølgesatellitter generere gigawatt med kraft og drive verdens største byer. I tillegg er bølgelengden til det elektromagnetiske spekteret relativt stor, så overføringen av energi fra en slik satellitt vil være like rask og intens som sollys når jorden.
Oppskyting, montering og drift av satellitter,overføring av mikrobølger - alt dette er veldig dyrt. Verdien deres er estimert til titalls milliarder dollar. På grunn av den store størrelsen vil det ta 40 til 100 lanseringer for å levere alt materialet. I tillegg bør størrelsen på mottakssentre på jorden være skalerbar til størrelsen på satellitter i verdensrommet – omtrent 3 til 10 km i diameter. Og så store landområder er vanskelige å bygge ut og vedlikeholde.
- Satellitter med laseroverføring
Den andre typen solsatellitter er satellitter medlaseroverføring - de vil bare være ca 2 m i diameter. For å overføre energi tilbake til jorden vil de huse en diodepumpet alkalisk laser. Laseren kan være omtrent på størrelse med et kjøkkenbord og utstråle energi til jorden med en effektivitet på over 50 %.
Satellitter med laseroverføring vil bli skutt oppgrupper i lav jordbane (LEO) på omtrent 400 km, siden de er små i størrelse. Produksjonen av slike enheter er mindre risikabelt og mindre tidkrevende enn satellitter som overfører mikrobølgesignaler. Kostnadsestimater for laseroverføringssatellitter varierer fra $500 millioner til $1 milliard.
Men det har også sine ulemper.Laseroverføringssatellitter er mindre kraftige: hver enhet vil bare generere 1 til 10 MW kraft. Selv om mange enheter ble skutt opp på en gang, ville de ikke være i stand til å matche kraften fra mikrobølgeoverføringssatellitter. Og siden strømmen er lavere, vil det være vanskeligere å overføre energi gjennom tunge skyer og regn.
Å lansere solcellepaneler i verdensrommet vil bidra til å løse problemetikke bare energiproblemer, men også sosiale og politiske konflikter. For tiden er mange land avhengige av fossilt brensel, og begrensede forsyninger av olje og karbon forårsaker alvorlige internasjonale konflikter. Solenergi vil bidra til å sikre energiuavhengighet. Dessuten kan denne energien eksporteres til nesten hvor som helst i verden.
Les mer:
Det er en annen "planet" inne i jorden: hvordan den reddet gryende liv
Kjernefysisk fusjon trenger ikke lenger millioner av grader: hvordan den nye metoden fungerer
Ny studie tilbakeviser teori om lysenergioverføring